円運動で鉛筆で囲ったところの説明がいまいち分かりません。円軌道から外れる心配がないとなぜエネルギー保存だけで条件が決まるのでしょうか。また、棒の時は=がつかなくて、糸の時は=がつくのか説明して欲しいです！！

遠心力がまさる 78 力学 Q&A Q はじめの解法では最高点だけで調べていますね。 その前後で円軌道からはずれない保証はあるのです か。 遠心力 V₁ V A 最高点の前だと速さは より速く, したがって 遠心力はより大きい。一方, 重力の半径方向の成分 は小さくなっている。つまり,糸はいやでもピンと 張るわけだ。最高点の後でも同じことだね。 mg mg 71 糸でなく棒で支えられていると,円軌道からはずれる心配がなくなり、今 度はエネルギー保存だけで条件が決まる。 よってvo>2√grで1回転できる (問題53)。問題が糸的か棒的かははっきり区別しなければならない。

(ク)の答えについて質問です。 問題文に摩擦力fが与えられているのに、なぜそのfをmaに変換しているんですか？

1942物体の単振動 次の文中の k Bm A IM を埋めよ。 図に示すように, ばね定数んの軽いばねを水平でなめ らかな床の上に置き, その左端を壁に固定した。その右 端には,質量 Mの物体Aを取りつけ, その上に質量mの小さな物体Bをのせた。物体 Aの上面はあらい水平面であるとする。 物体Aを引っ張ってばねを伸ばし,静かにはな すと,物体Aと物体Bは一体となって運動を始めた。 物体の加速度の向きは,図のばね にそった方向の右向きを正とする。 重力加速度の大きさをg とする。 ばねの自然の長さからの伸び,すなわち両物体の変位がx (x>0) のときの両物体の 加速度をαとする。 このとき, 物体Aと物体Bが及ぼしあう摩擦力の大きさをfとする と,物体Bの運動方程式は ma=ア 物体Aの運動方程式は ・① Ma=イ × x + ウ と書き表され, ①式と②式を加えると (M+m)a= エ ② ..... ③ が得られる。 ③式は,x<0 の場合も同様に成立する。 ③式より ばねをd (d> 0) だけ 引き伸ばして物体Aを静かにはなした場合の運動は、振幅がdで角振動数がオ の 単振動であることがわかる。 したがって, 両物体の速さの最大値はdxカ,加速度 の大きさの最大値はキであり, ①式を考慮すると, 物体Bが物体Aの上ですべらず に運動する, すなわち, 物体Aと物体Bが一体となって運動するためには, 物体Aと物 体Bの間の静止摩擦係数がク 以上でなければならない。 [16 関西大 改] → 180, 181

物理の単振動の問題について質問です。 (3)の解説のマーカーを引いているところが分かりません。

192 重心に対する単振動 自然の長さが1、ばね定数が んの軽いばねの両端に,質量Mの物体Aと質量mの物体Bを つけて, 水平でなめらかな床の上に置いた。 全体が静止した状 A B M F0000000004 m 態からAのみに右向きの速度vを与えると, AとBは振動しながら右向きに進んだ。 (1) 重心の速さ vc を求めよ。 (2) ばねが自然の長さのとき, 重心からBまでの距離を求めよ。 (3)Bの運動は,重心から見たとき単振動となる。 この単振動の周期 T を求めよ。 7/30× oer

v0の範囲が1/2mv0^2≦mg'lになる理由がわかりません

を求 52 斜面上での非等速円運動 図のように、水平面と30°の角をなすなめらかな 斜面があり、長さの軽くて伸び縮みしない糸の一 端を点に固定し,他端に質量mの小球をつけた ところ,小球は点Aで静止した。 この小球に,斜 面に沿った水平方向の初速を与える。重力加速 度の大きさを とする。 m 30° Vo (1) 小球が点Aで静止しているときの糸の張力の大きさ TA を求めよ。 (2)小球に点Aで初速を与えた直後の糸の張力の大きさ TA' を求めよ。 (3) 線分 OA と糸がなす角を反時計回りを正として0とする。 角0だけ回転した 点Pを小球が通過するときの,小球の速さ”と糸の張力の大きさTをそれぞれ求 めよ。 (4) vo がある条件を満たすとき, 小球は001 (0° < 8 90°) となる点で折り返 した。このとき, vo が満たすべき条件を求めよ。 また, cos01 と,001 での糸の 張力の大きさ T を求めよ。 (5) 小球が円を描いて一周できるための の条件を求めよ。 (6)がある条件を満たすとき,小球は002 90° <180°)となる点で円軌 道から外れた。 このとき, v が満たすべき条件を求めよ。 また, cos O2 を求めよ。

⑶のmgcosθ＝mv^2/rの部分でなぜ向心力はmgcosθとなるのでしょうか、できれば図で教えていただけると幸いです。

練習 10 図のように, なめらかな斜面と半径r のな P1 めらかな半円筒面が点Aでなめらかにつなが っている。重力加速度の大きさをg とする。 h1 〔I〕 質量 m の小球を, 点Aからの高さ1 の斜面上の点P1で静かにはなしたところ, 小 球は面にそって運動し, 最高点Bを通過した。 (1)点 B を通過するときの小球の速さを求めよ。 (2) 点B を通過するために, h1 が満たすべき条件を求めよ。 BO 〔Ⅱ〕質量 m の小球を,点Aからの高さん2 の斜面上の点P2で静かにはなしたところ, 小球は面にそって運動し, 半円筒の途中の点 Cで面を離れた。 <BOC=0 とする。 (3) このときの cose を求めよ。 B P2 h2 [Ⅲ〕 質量 m の小球を, 点Aからの高さん の斜面上の点P3で静かにはなしたところ, 小球は面にそって運動し, 半円筒の途中の 1 Cos / BOD = 2 となる点Dで面を離れ, 点 A に落下した。 (4) 点Dで面を離れた小球が点Aに落下す るのは cos BOD = 2 となる点のみであ ることを示せ。 h3 A B A

⑴で1×sinθ＝n1×sinα から　 sinα＝sinθ/n1 cosα＝√ 1−sin²α として出すことはできないのでしょうか。 やってみたのですが解答と一致しませんでした。

必解 84. 〈光の屈折〉 a 中心軸 媒質2 B 質 1 媒質2 図は屈折率の異なる2種類の透 明な媒質1 (屈折率 n】) と媒質2 (屈折率 n2) からなる円柱状の二 重構造をした光ファイバーの概念 図であり, 中心軸を含む断面内を 光線が進むようすを示している。 中心軸に垂直な左側の端面から入射した光線が,媒質の境界で全反射をくり返しながら反対 側の端面まで到達する条件を調べてみよう。空気の屈折率は1としてよく,媒質中での光損 失はないものとする。また媒質2の内径および外径は一定であり,光ファイバーはまっすぐ に置かれているとしてよい。 ●フソK・ヨ (1) 左側の端面への光線の入射角を0とするとき cosαを0とn を用いて表せ。 (2) 光線が光ファイバー内で全反射をくり返して反対側の端面に到達するための sin に対 する条件を n, n2 を用いて表せ。 ただし, 0° 6 <90°とする。 (3)0° 8 <90°のすべての入射角 0に対して境界 AB で全反射を起こさせるための条件を n と n2 を用いて表せ。 (4) 光ファイバーの全長をL, 真空中での光の速さをcとするとき,(2)の条件を満たす光線が 左側の端面から反対側の端面に到達するまでに要する時間を c, 1, L, 0 を用いて表せ。

Bは円運動をすると思うのですが、円運動をしている物体ちかかる力の合力は円の中心を向いているのではないですか？

図のように,長さで質量の無視できる棒によってつながれ た。 質量 M の物体Aと質量mの物体Bの運動を考える。 ただ しM>m とする。 棒は物体Aおよび物体Bに対してなめら かに回転でき, 棒が鉛直方向となす角を0とする。 初め, 物体 Aは水平な床の上で鉛直な壁に接していた。一方, 物体Bは物 体Aの真上 (8=0°) から初速度0で右側へ動き始めた。 その後 の運動について次の問いに答えよ。 なお, 重力加速度の大きさ をgとして,物体Aと物体Bの大きさは考えなくてよい。 また, 棒と物体Aおよび物体Bとの間にはたらく力は棒に平行である。 [A] まず, 物体Aと床との間に摩擦がない場合について考える。 物体B, 質量 m 物体A, 質量 M

(1)が分かりません

演習 振り子の糸の張力 振り子のおもりの質量を、糸の長さを1とする。 これを図に 示すような水平の位置から静かにはなす。 ただし、重力加速度の 大きさをg とする。 (1) おもりが点Pを通過する瞬間のおもりの速さを求めよ。 このとき糸は水平面と0の角をなす。 半径のを (2) 点Pでのおもりにはたらく向心力の大きさFを求めよ。 (3) 点Pでの糸の張力の大きさを求めよ。も小さくなる。 m 8 P

（2）の写真2枚目の波線を引いているところがわかりません。 教えてください。

4-10 長さ 10.0m、 重さ 2.0 × 102N の一様な板が、 図のように両端から2.0m離れた二点 A, B で支え られている。この板に重さ 6.0 × 102 N の人がのる。 2.0m A 6.0m 2.0m B (M) のる場所がAから右に1.5mの地点のとき、A,Bで板を支える力の大きさ NA, NB をそれぞれ求めよ。 0E (2) この人が左へ少しずつ移動すると、Aより距離dだけ左側の点Cを越えた瞬間に、 板が傾き始めた。 d を求めよ。 図1

この問題を重心の公式を使うのではなく、別解として、力のモーメントのつり合いの考え方を用いて解いてほしいです。 お願いします。

13節剛体にはたらく 基本問題/p.119 200 物体の重心 次の各物体の重心の座標 (x, y) をそれぞれ求めよ。 (1) 一様な密度・太さで, 90°に折れ曲がった針金(図1) (2) 一様な円板 (中心O) から白い部分の円板 (中心O') を切り取った残りの物体(図2) (3) 1辺2a の正方形の一様な板から1辺αの正方形の板を切り取った残りの物体(図3) y▲ y [m〕 0.72 A 図1 B r 0 0.90 x[m] 図2 y▲ 2a 2 0' a x r 4 a 図3 2a X